关键词： 隧道 测量
近年来铁路行业快速发展，如何进一步做好隧道施工测量技术管理工作,无论从经济上还是从技术上都显得十分重要,同时也是摆在工程技术人员面前的一大重要课题。随着铁路红线管理要求，隧道的实体厚度必须要满足设计厚度要求，隧道施工测量精准，避免现场返工。
1 关于隧道控制网分级的想法 隧道控制测量在施工期间根据隧道的两端的总长度，将隧道导线分成二等导线、隧道二等导线、三等导线、四等导线,然而规范上面没有对点间距有明确的要求。CPⅡ导线的边长均为300～600m，可知隧道的导线边长不宜小于300m,但隧道内的通视条件、空气质量都会对测量造成影响，因此边长我们常常达不到要求，另外目前常用的用于施工用的全站仪最佳观测距离为100～200m，超过这个距离，往往因视线不好，或者空气不好无法观测，因此根据隧道观测仪器、观测条件、施工要求，对导线自洞口向洞内是分期、逐次测量建立，最后贯通的。洞内测量是在施工条件下进行的，因此机械作业、通风排烟和照明等因素对测量的影响十分重要。 根据洞内导线的观测条件，笔者觉得可以将长大隧道洞内控制网进行分级，当隧道长度大于6km，宜按二级布设，分为首级控制网、次级控制网，施工临时控制点。 隧道洞内首级控制网边长一般为250m-400m，建议临时施工控制点、次级控制网点都按照首级控制网的规格进行埋设。横洞导转弯处，小半径隧道转角处需布设一对控制点。
首级控制网设计边长
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隧道控制测量的长度决定控制测量的精度，隧道洞内延伸，长度9～20公里采用二等导线精度，长度6～9公里时采用隧道二等导线精度，长度在3～5公里范围内采用三等导线精度，长度小于3公里采用四等导线精度。施测过程中建议采用高等级的施测方法进行施测。 当掌子面距控制点大于200米，上台阶大于50米时，需在上台阶/下台阶/仰拱埋设成对临时施工控制工作基点，工作基点需埋设位置稳固的地区，间距60-100米为宜，上台阶/下台阶的工作基点埋设深度不得少于50cm，且需用混凝土/喷砼加固，且每次使用前对控制点稳定性进行判定。
2.控制点的埋设 隧道控制点是以一定精度测得该点平面、高程等数据的固定点，是隧道测量工作的基础和依据，但由于隧道空间局限性，物料运输均需要从控制点上或者附近通过，且隧道控制点还要考虑通视条件、施工便利、点位距离等因素，结合现场实际情况，一般控制点布设离中心水沟/中心涵管约1.5米处(可根据现场实际情况调整距离)各埋设一个点，以确保导线测量时不会被台车、钢架等挡住。在设计的埋设里程仰拱面上埋设，采用直径约120-150mm的PVC管、HDPE管等，套住预埋控制点，控制点采用16-22mm直径不锈钢观测标加工清晰的十字丝，控制点应低于仰拱面5cm左右，建议加工预制钢板盖住控制点，避免控制遭到破坏。洞内高程控制点应每隔200-500m设置一对（高程点原则上需和导线点共点）。具体如下如：
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3 隧道施工测量的方法思考
3.1后方交会法 后方交会是施工测量常见的一种测量方法，但是这种在隧道内施工是有其局限性，一旦对其理论掌握不清楚，就会影响测量精度，因此隧道内尽量避免采用后方交会法进行施工测量。
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后方交会危险圆的原理，如图2，将全站仪架设在未知点P上，通过观测P点至K0、K2、K3三个已知坐标点各方向之间的夹角，和已知的3点坐标，可以解算出未知点P的的坐标，但是当未知点P正好落在A、B、C三个已知点构成的圆周上时，建立的后方交会P点的解算方程有无穷多个解，导致P点的坐标就无法解算。我们把通过已知点K0、K2、K3的圆称为危险圆，危险圆将会造成P有无数个解，一旦未发现将造成测量错误。
根据《工程测量规范》“当采用测边交会或者测角交会时，其交会角度应在30°～150°之间”，隧道横向宽度有限，将造成后方交会角度极小，当待定点距离已知点大于2倍横向宽度角度将小于30°，比如后方交会两点间距12米，那么当未知点与已知点距离大于24米时，角度将小于30°，距离越大角度越小，角度越小那么将大大降低点位精度，甚至影响测量结果。.png)
隧道由于后交角度较小，当距离较近时，角度误差更大，待求点的精度更差，已知方位角偏差较大，当出现P点距离放样点的距离大于P点后交控制点距离时，就无法保证测量精度。
3.2 极坐标法测量方法
极坐标放样是目前隧道施工放样常用方法，其优点是利用控制点进行施工放样，精度可靠，其缺点是隧道施工遮挡，交叉作业影响观测视线，一般通过利用已知控制点转点，利用临时转点进行放样，降低了放样点的精度，当操作不规范时，往往造成测量错误，这也是我们目前施工测量中非常薄弱的一个环节。针对隧道施工放样，笔者认为测量转点次数不得大于2次，凡不是隧道控制网加密的控制点均为转点。测量转点需要采用全站仪正倒镜观测，不得少于2个测回，两次观测2C较差不得大于13″、测回间测距较差不得大于5mm、指标差不得大于7″，角度、距离、计算坐标、高程数据均需记录完整。每一次转点都需要进行第三点检核，但没有检核点时，测量人员也要通过检核以往的测点进行检核，并要创造检核点，为后续测量施工提供检核点，测量前后均需进行第三点检核测量，方位角、距离、坐标、高程数据均需记录完整，第三点检核对于施工测量非常重要，往往能够通过检核点，发现定向或者转点中的错误，降低测量事故，因此这一步不能缺少。
4.隧道施工测量意识误区
4.1 不考虑前后视距离影响
隧道内由于空间有限，往往测量的视线条件较差，有时为了能够方便测量，很多测量人员对于测量后视大于前视的基本要求都不遵守，造成前视边比后视边长，甚至大于3倍，这大大增加的测量出错的几率，特别是在测量转点时，很容易造成系统性错误。
4.2隧道内没有检核点
隧道施工是不断往前延伸的动态施工过程，往往高等级控制点离掌子面较远，控制点无法覆盖整个施工过程，测量技术人员认为隧道内没有第三点进行检核，就不进行第三点检核，仅对后视点检核，当控制点距离掌子面较远，测量操作不规范或者观测条件较差，造成测量精度较差，如果采用第三点检核很容易发现。笔者建议隧道的检核点需要测量人员自己去创造，当临时控制点能够满足施工要求时，也可以用临时控制点作为检核点，当临时控制点无法满足施工要求时，在相对稳定的区域，埋设2个控制点作为检核点。
4.3 测量资料不复核
测量基础资料是测量工序中非常重要的环节，将数据记录清楚，并由其他人员进行复核，是测量工作的一项基本工作，测量过程中由于时间紧任务重，一个人对数据进行计算或者技术交底难免会出现错误，交叉复核降低测量出错几率。
4.4放样的程序不会出错
近年来，随着计算机程序的快速发展，一些快速计算的程序慢慢应用到了测量工作中，目前常见的程序分两类，一类是全站仪机载，另一类是基于手机或者PAD开发的测量程序，这些程序大大提高了现场测量计算速度，由于很多固定化程序大大减低测量出错几率，但是提高效率的同时，也造成测量人员的误区，过度依赖程序，对于程序数据检查不够。比如在施工放样中，调出原设置好的围岩等级参数，当测量过程中因程序卡顿跳到其他围岩等级的参数中，造成测量错误。或测量过程中，无意修改了原设置好的参数，未检查造成多次测量错误。
5.隧道内施工测量常见问题
近年来，隧道施工测量影响施工进度虽然出现减少的趋势，但仍屡见不鲜，给企业、项目造成严重的损失。笔者就两个常见问题，谈谈个人对于这些问题的看法。
案例一：不间断测量偏差
某隧道DK65+275-DK65+386段，在施作二衬前的初支断面扫描时发现隧道存在间断性欠挖，测得实际欠挖长度约38米。发现此情况后，对事故经过进行调查，发现了以下问题：因仰拱距离掌子面较远，最后一组控制点距离掌子面320米，测量过程中需要两次转点，转点过程中出现的不规范操作，出现间断性欠挖。 要点分析：①本段落因仰拱离掌子面距离远，掌子面的测量均需通过2站临时转点方可进行观测，在观测过程中存在较大的测量风险。②临时转点未采用固定桩埋设，置于岩体虚渣上，为了满足现场开挖的工序时间要求，临时转点多次使用。③测量过程中无转点相关记录。④测量转点未采用正倒镜观测。⑤现场的初支平整度较差，造成局部欠挖。
案例二：测量协调施工。
某隧道在二衬台车浇筑前报检时，通过对台车进行丈量检查时，发现大约1米范围内厚度不足，根据铁路红线管理要求，隧道二衬不得欠厚，为此项目部对已经关模的台车进行返工处理，防水、钢筋返工处理，并对造成这一问题进行调查。通过调查本段为Ⅲ级围岩，光面爆破施工，在掌子面开挖完后，测量人员进行断面检核时发现有欠挖，并进行测量断面交底，由于现场赶进度，施工人员未重视测量交底，欠挖未处理。在台车对位测量完成后，测量人员没有对台车衬砌厚度进行检查，当质检人员进行浇筑前报检时，发现以上问题。
要点分析：①光面爆破的钻眼角度未控制好，在开挖台车上中台阶处存在眼距过大，造成局部欠挖。②发生欠挖后，施工人员未组织机械设备及时处理。③施工人员第二次欠挖完成后未通知测量人员复测，测量人员当得知已经处理完后，未第一时间对处理部位进行复测，未将此问题闭合。④在二衬台车对位测量完成后，测量人员未检查台车衬砌厚度。
6.结束语
隧道测量是配合施工所采取的必要工作，是隧道施工的指南针，是更好的完成隧道中的各种工序的前提条件。在现阶段，隧道测量技术还需要不断完善、总结和提高，对公司效益管理和技术管理仍具有重大的现实意义。
论文作者:倪 派
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年第23期
论文发表时间:2020/1/9
标签：测量论文; 隧道论文; 检核论文; 导线论文; 距离论文; 精度论文; 台车论文; 《工程管理前沿》2019年第23期论文;